[发明专利]用于单晶炉的外部连续投料机构

说明书

技术领域

本发明涉及直拉硅单晶生长设备的辅助设备，特别涉及一种用于单晶炉的外部连续投料机构。

背景技术

传统的直拉硅单晶炉在完成一炉原料拉晶生产后，需为准备新一炉的生产做很多繁杂的前期工作，包括停炉冷却、擦炉、装料、抽真空、化料等工序。这些繁杂的前期工作，浪费了很多时间。因为，每个生产周期投料量越多，拉制晶体越重，单位能源越小，效率也越高。自直拉法硅单晶生长炉投入使用以来，迄今已有93年，但这样的状况始终未能得到有效改进。此外，石英坩埚自身是有使用寿命的，如何在其使用寿命期间最大限度的提高单炉投料量，提高石英坩埚利用率，一直给相关生产企业带来严重困扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于单晶炉的外部连续投料机构。

为解决技术问题，本发明的方案是：使用一大一小两根石英管作为送料通道，大石英管套在小石英管外，通过传动机构控制大石英管的伸缩，球阀或翻板阀用来隔离主炉与投料机构，能够对投料机构单独完成抽真空和充氩气，放料阀门用来投放多晶硅料，通过控制放料阀门开度控制多晶硅料放料速度。

本发明提供了一种用于单晶炉的外部连续投料机构，包括一个带密封盖的料仓，料仓底部设放料阀门；放料阀门接于一根放料内管，放料内管的外面套设一根放料外管；放料外管与一个用于实现放料外管沿放料内管延长方向伸缩的传动机构连接，放料内管、放料外管及传动机构均设于气密筒中；气密筒底端设一个球阀或翻板阀，单晶炉的主炉室上部设有一投料口，投料口与球阀或翻板阀气密连接。

作为一种改进，所述密封盖通过O型圈与料仓实现密封。

作为一种改进，所述放料内管或放料外管为石英管。

作为一种改进，所述放料阀门、球阀或翻板阀由气动装置实现阀门开闭控制。

作为一种改进，所述传动机构包括控制开关、步进电机和传动索。

作为一种改进，所述气密筒的壁上设置至少一个带阀门的接口。

作为一种改进，所述主炉室上部的投料口是斜向开设的，使得放料内管及放料外管与竖直方向呈一夹角。

作为一种改进，所述放料外管沿放料内管延长方向伸出并到达限位点后，放料外管末端距离主炉室内部的熔体表面50mm～200mm。

作为一种改进，所述翻板阀的结构为：翻板阀内部阀板的一侧活动连接于转动轴，阀板由气动装置控制实现动作：打开状态时气密筒与主炉室连通，关闭状态时通过阀板上的O型圈实现密封。

本发明的有益效果是：

本发明可在不需要停炉的情况下实现装料，以便连续生长多根晶体，节省了停炉冷却、擦炉、装料、抽真空、化料等步骤所需的时间，大幅提高了生产效率，提高石英坩埚利用率。经测试，采用本发明后，可实现单炉拉制3根以上单晶，单台单晶炉每年因此增加有效运行时间可达500小时，因此至少可提高生产效率达8％以上。单炉单晶产量由80kg提高到180kg以上，石墨坩埚有效使用时间增加80％，石英坩埚使用效率提高200％以上，单位产能耗电节省超过30％，有效降低成本。

附图说明

图1为具备外部连续投料机构的单晶炉的示意图；

图2为图1中单晶炉的加料时的示意图；

附图标记：1料仓，2放料阀门，3放料内管，4传动机构，5气密筒，6放料外管，7气动装置二，8接口，9翻板阀，10O型圈一，11主炉室，12气动装置一，13密封盖，14O型圈二

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细表述。

本发明中用于单晶炉的外部连续投料机构，包括一个带密封盖13的料仓1，中间用O型圈二14进行密封连接，底部设放料阀门2；料仓1用于承装多晶硅料，单次承装多晶硅料总重量不小于30kg。

放料阀门2通过气动装置一12控制放料量，放料内管3的外面套设一根石英材质的放料外管6；放料外管6与一个用于实现放料外管6沿放料内管3延长方向伸缩的传动机构4连接。传动机构4包括控制开关、步进电机和传动索，可采用惯常技术实现。放料内管3、放料外管6及传动机构4均设于气密筒5中，气密筒5底端设一个翻板阀9，翻板阀上有0型圈一10实现气密筒5与主炉室11之间气密连接；气密筒5的壁上设置带阀门的接口8，用于抽真空和充氩气。

与之相配套的单晶炉，其主炉室上部设有一投料口，投料口与气密筒5底端的翻板阀9气密连接。因为投料口是斜向开设的，使得放料内管3及放料外管6与竖直方向呈一夹角。

单晶炉外部连续投料机构的使用方法包括：

石英坩埚内硅液不满需要进行加料时，首先对气密筒5重复进行抽真空和充氩气操作两次，调节气密筒5内气体压力，使之与主炉室11气体压力相同。通过气动装置二7来控制打开气密筒5底端的翻板阀9，启动传动机构4使放料外管6沿放料内管3延长方向伸出至主炉室11放料外管6的末端距离熔体表面50mm～200mm距离时，关闭传动机构4使放料外管6停止下降。打开放料阀门2，并通过气动装置一12控制放料阀门2的开度来控制多晶硅料的投料速度。投料达到计划重量后，关闭放料阀门2，启动传动机构4将放料外管6缩回气密筒5内，关闭翻板阀9，完成投料过程。